JP2001179964A

JP2001179964A - ヘッド駆動制御装置及びインクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2001179964A
Application number: JP36707899A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Shingyouchi; 充新行内; Taeko Murai; 妙子村井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2001-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】構成が複雑になり、低コスト化を図れない。【解決手段】インク滴を吐出させる吐出パルスＤｐと
インク滴を吐出させないでメニスカスを振動させるメニ
スカス振動パルスＢｐを時系列で生成出力する波形生成
回路８７を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はヘッド駆動制御装置及び
インクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プ
ロッタ等の画像記録装置（画像形成装置）として用いる
インクジェット記録装置において使用するインクジェッ
トヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、このノズル
が連通するインク流路（吐出室、圧力室、加圧液室、液
室等とも称される。）と、このインク流路内のインクを
加圧するエネルギーを発生するエネルギー発生手段とを
備えて、エネルギー発生手段を駆動することでインク流
路内インクを加圧してノズルからインク滴を吐出させる
ものであり、記録の必要なときにのみインク滴を吐出す
るインク・オン・デマンド方式のものが主流である。

【０００３】従来、インク流路内のインクを加圧するエ
ネルギーを発生するエネルギー発生手段として、圧電素
子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形さ
せてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させ
るいわゆるピエゾ型のもの（特開平２−５１７３４号公
報参照）、或いは、発熱抵抗体を用いてインク流路内で
インクを加熱して気泡を発生させることによる圧力でイ
ンク滴を吐出させるいわゆるバブル型のもの（特開昭６
１−５９９１１号公報参照）、インク流路の壁面を形成
する振動板と電極とを平行に配置し（これにより形成さ
れるギャップを「平行ギャップ」と称する。）、振動板
と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形
させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴
を吐出させる静電型のもの（特開平６−７１８８２号公
報参照）などが知られている。

【０００４】ところで、インクジェットヘッドは、ノズ
ルからインク滴を吐出するため、インク粘度が環境によ
って変化すると、安定したインク滴吐出特性（滴速度Ｖ
ｊ、滴体積Ｍｊ、滴噴射方向の曲がり）が得られなくな
り、画像品質が劣化する。また、環境変化だけでなく、
非印字時にインク粘度が高くなると、ノズルの目詰まり
が生じて、著しく画像が劣化する。特に、画質を向上す
るために、吐出インク滴を微小化しなければならないこ
とから、ノズルの小径化が進んでおり、一層ノズルの目
詰まりが生じ易くなっている。さらに、目詰まりを起こ
さないまでも、非印字時間の長さによって、次に印字信
号が入力された際の滴吐出特性に差が生じて画質が低下
する。

【０００５】そこで、例えば再公表特許ＷＯ９７／３２
７２８に記載されているように、単一周期の基準信号に
同期して、インク滴吐出が可能な振幅の第１の電気パル
スと、この第１の電気パルスの振幅より小さく、ノズル
内のインクをノズル内で流動させる第２の電圧パルスの
いずれか一方を、目詰まり防止の回復処理動作時と印刷
行程中に各圧力発生手段に印加するインクジェットプリ
ンタの駆動方法が知られている。

【０００６】このインクジェットプリンタの駆動方法に
あっては、第１の電気パルスと第２の電気パルスを同じ
タイミングで選択的に各圧力発生手段に印加するため、
インクジェットヘッドのエネルギー発生手段をなす共通
電極（振動板）と個別電極のうち、共通電極に与える電
圧を切り換えるスイッチ手段と、個別電極の電圧を切り
換えるスイッチ手段とを有し、かつ個別電極には２つの
水準の電圧を切り換えて与えるようにしている。

【０００７】また、従来、二種類の駆動パルスを選択的
にヘッドに与える構成としては、図２５に示すように、
二種類の駆動パルス（吐出パルスとメニスカス振動パル
ス）を同じタイミングで並列的に発生させて、３端子ス
イッチ２０１を用いていずれかの駆動パルスをエネルギ
ー発生手段２０２に与える構成が採用される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したインクジェッ
トヘッドの駆動方法にあっては、第１の電気パルスとこ
の第１の電気パルスより振幅の小さな第２の電気パルス
を同じタイミングで選択的に各圧力発生手段に印加する
ため、回路構成が複雑になり、コストが高くなる。ま
た、二種類の駆動パルスを同じタイミングで発生させ
て、３端子スイッチを用いていずれかの駆動パルスを選
択する場合、３端子スイッチは実質的にスイッチが２個
必要になってコストが高くなり、しかもノズル数分必要
なために多ノズル化の下ではコスト増が著しくなる。

【０００９】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、単純な構成でインクメニスカスを振動させるこ
とができるヘッド駆動制御装置、インクジェット記録装
置及びヘッドの信頼性維持回復方法を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るヘッド駆動制御装置は、エネルギー発
生手段がインク滴を吐出させるエネルギーを発生する第
１駆動波形と、インク滴を吐出させずにメニスカスを振
動させるエネルギーを発生する第２駆動波形とを、時系
列で発生する手段を有するものである。

【００１１】ここで、第１駆動波形及び第２駆動波形の
いずれかを選択する手段を有することが好ましい。この
場合、第１駆動波形及び第２駆動波形のいずれかを印字
信号に応じて選択する手段を有することができる。

【００１２】また、第２駆動波形は、第１駆動波形より
も幅の狭いパルス、或いは、第１駆動波形よりも波高値
の低いパルス、若しくは、第１駆動波形よりも幅が狭
く、かつ波高値の低いパルスとすることができる。さら
に、第２駆動波形は複数のパルスとすることができる。

【００１３】本発明に係るインクジェット記録装置は、
インクジェットヘッドのエネルギー発生手段がインク滴
を吐出させるエネルギーを発生する第１駆動波形と、イ
ンク滴を吐出させずにメニスカスを振動させるエネルギ
ーを発生する第２駆動波形とを、時系列で発生する手段
と、第１駆動波形と第２駆動波形を印字信号に応じて選
択する手段を有するものである。

【００１４】ここで、第２駆動波形は第１駆動波形より
も幅の狭いパルス、或いは、第１駆動波形よりも波高値
の低いパルス、若しくは、第１駆動波形よりも幅が狭
く、かつ波高値の低いパルスとすることができる。ま
た、第２駆動波形は複数のパルスとすることができる。

【００１５】さらに、第１駆動波形は複数のパルスから
なり、印字信号に応じて印加するパルス数を選択する手
段を有することができる。また、各ノズルに対するメニ
スカス振動を含む多値化の値をビット情報とした印字信
号を出力する手段と、この印字信号を復元するデコーダ
とを有することができる。

【００１６】さらにまた、インクジェットヘッドのエネ
ルギー発生手段はインク流路の壁面を形成する振動板と
これに対向する電極とを有し、振動板と電極との間に発
生する静電力で振動板を変位させるものであることが好
ましい。特に、振動板と電極との間に形成されるギャッ
プが断面形状で変曲点を有する形状であることが好まし
い。

【００１７】また、非駆動から駆動になるノズルに対応
するエネルギー発生手段に対して少なくとも１駆動タイ
ミングより前に第２駆動波形を与えることができる。或
いは、非駆動時間が予め定めた所定時間を越えたノズル
に対応するエネルギー発生手段に対して第２駆動波形を
与えることができる。

【００１８】本発明に係る他のインクジェット記録装置
は、インクジェットヘッドが信頼性維持回復位置にある
ときに、時系列で入力されるインク滴を吐出させるエネ
ルギーを発生する第１駆動波形及びインク滴を吐出させ
ずにメニスカスを振動させるエネルギーを発生する第２
駆動波形のうちの第２駆動波形を選択してインクジェッ
トヘッドに与えるものである。

【００１９】ここで、インクジェットヘッドが印字動作
に移行する直前に第２駆動波形をインクジェットヘッド
に与えることができる。また、所定時間経過する毎に第
２駆動波形をインクジェットヘッドに与えるようにする
こともできる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図１は本発明に係るインクジ
ェット記録装置の機構部の概略斜視説明図、図２は同機
構部の側面説明図である。

【００２１】このインクジェット記録装置は、記録装置
本体１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キ
ャリッジに搭載したインクジェットヘッドからなる記録
ヘッド、記録ヘッドへのインクを供給するインクカート
リッジ等で構成される印字機構部２等を収納し、装置本
体１の下方部には前方側から多数枚の用紙３を積載可能
な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）４を抜
き差し自在に装着することができ、また、用紙３を手差
しで給紙するための手差しトレイ５を開倒することがで
き、給紙カセット４或いは手差しトレイ５から給送され
る用紙３を取り込み、印字機構部２によって所要の画像
を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ６に排紙
する。

【００２２】印字機構部２は、図示しない左右の側板に
横架したガイド部材である主ガイドロッド１１と従ガイ
ドロッド１２とでキャリッジ１３を主走査方向（図２で
紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ１
３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ
（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する
インクジェットヘッドからなるヘッド１４をインク滴吐
出方向を下方に向けて装着し、キャリッジ１３の上側に
はヘッド１４に各色のインクを供給するための各インク
タンク（インクカートリッジ）１５を交換可能に装着し
ている。

【００２３】ここで、キャリッジ１３は後方側（用紙搬
送方向下流側）を主ガイドロッド１１に摺動自在に嵌装
し、前方側（用紙搬送方向下流側）を従ガイドロッド１
２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ
１３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１
７で回転駆動される駆動プーリ１８と従動プーリ１９と
の間にタイミングベルト２０を張装し、このタイミング
ベルト２０をキャリッジ１３に固定している。

【００２４】また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘ
ッド１４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノ
ズルを有する１個のヘッドでもよい。さらに、ヘッド１
４として用いるインクジェットヘッドは、圧電素子など
の電気機械変換素子で液室（インク流路）壁面を形成す
る振動板を介してインクを加圧するピエゾ型のもの、或
いは発熱抵抗体による膜沸騰でバブル生じさせてインク
を加圧するバブル型のもの、若しくはインク流路壁面を
形成する振動板とこれに対向する電極との間の静電力で
振動板を変位させてインクを加圧する静電型のものなど
を使用することができるが、本実施形態では後述するよ
うに静電型インクジェットヘッドを用いている。

【００２５】一方、給紙カセット４にセットした用紙３
をヘッド１４の下方側に搬送するために、給紙カセット
４から用紙３を分離給装する給紙ローラ２１及びフリク
ションパッド２２と、用紙３を案内するガイド部材２３
と、給紙された用紙３を反転させて搬送する搬送ローラ
２４と、この搬送ローラ２４の周面に押し付けられる搬
送コロ２５及び搬送ローラ２４からの用紙３の送り出し
角度を規定する先端コロ２６とを設けている。搬送ロー
ラ２４は副走査モータ２７によってギヤ列を介して回転
駆動される。

【００２６】そして、キャリッジ１３の主走査方向の移
動範囲に対応して搬送ローラ２４から送り出された用紙
３を記録ヘッド１４の下方側で案内する用紙ガイド部材
である印写受け部材２９を設けている。この印写受け部
材２９の用紙搬送方向下流側には、用紙３を排紙方向へ
送り出すために回転駆動される搬送コロ３１、拍車３２
を設け、さらに用紙３を排紙トレイ６に送り出す排紙ロ
ーラ３３及び拍車３４と、排紙経路を形成するガイド部
材３５，３６とを配設している。

【００２７】また、キャリッジ１３の移動方向右端側に
はヘッド１４の信頼性を維持、回復するための信頼性維
持回復機構（以下「サブシステム」という。）３７を配
置している。キャリッジ１３は印字待機中にはこのサブ
システム３７側に移動されてキャッピング手段などでヘ
ッド１４をキャッピングされる。また、このサブシステ
ム３７側の位置（これを「信頼性維持回復位置」とい
う。）にあるときに、本発明に係る第２駆動波形を用い
た信頼性維持回復動作の一環としてのメニスカス振動を
発生させる制御も行う。

【００２８】次に、このインクジェット記録装置のヘッ
ド１４を構成するインクジェットヘッドについて図３乃
至図５を参照して説明する。なお、図３はヘッド１４の
分解斜視説明図、図４は同ヘッド１４のノズル配列方向
と直交する方向の断面説明図、図５は同ヘッド１４のノ
ズル配列方向の要部拡大断面図である。

【００２９】静電アクチュエータであるインクジェット
ヘッド４０は、単結晶シリコン基板、多結晶シリコン基
板、ＳＯＩ基板などのシリコン基板等を用いた振動板／
液室基板４１と、この振動板／液室基板１の下側に設け
たシリコン基板、パイレックスガラス基板、セラミック
ス基板等を用いた電極基板４２と、振動板／液室基板４
１の上側に設けたノズル板４３とを備え、複数のインク
滴を吐出するノズル４４、各ノズル４４が連通するイン
ク流路である加圧室４６、各加圧室４６にインク供給路
を兼ねた流体抵抗部４７を介して連通する共通液室流路
４８などを形成している。

【００３０】振動板／液室基板４１には加圧室４６及び
この加圧室４６の壁面である底部をなす振動板５０（第
１の電極となる。）を形成する凹部を形成し、ノズル板
４３には流体抵抗部４７を形成する溝を形成し、また振
動板／液室基板４１と電極基板４２には共通液室流路４
８を形成する貫通部を形成している。

【００３１】ここで、振動板／液室基板４１は、例えば
単結晶シリコン基板を用いた場合、予め振動板厚さにボ
ロンを注入してエッチングストップ層となる高濃度ボロ
ン層を形成し、電極基板４２と接合した後、加圧室４６
となる凹部をＫＯＨ水溶液などのエッチング液を用いて
異方性エッチングすることにより、このとき高濃度ボロ
ン層がエッチングストップ層となって振動板５０が高精
度に形成される。また、多結晶シリコン基板で振動板５
０を形成する場合は、液室基板上に振動板となる多結晶
シリコン薄膜を形成する方法、または、予め電極基板４
２を犠牲材料で平坦化し、その上に多結晶シリコン薄膜
を成膜した後、犠牲材料を除去することで形成できる。

【００３２】なお、振動板５０に別途電極膜を形成して
もよいが、上述したように不純物の拡散などによって振
動板が電極を兼ねるようにしている。また、振動板５０
の電極基板４２側の面に絶縁膜を形成することもでき
る。この絶縁膜としてはＳiＯ₂等の酸化膜系絶縁膜、Ｓ
i₃Ｎ₄等の窒化膜系絶縁膜などを用いることができる。
絶縁膜の成膜は、振動板表面を熱酸化して酸化膜を形成
したり、成膜手法を用いたりすることができる。

【００３３】また、電極基板４２には酸化膜層４２ａを
形成し、この酸化膜層４２ａの部分に凹部５４を形成し
て、この凹部５４底面に振動板５０に対向する電極１５
（第２の電極となる。）を設け、振動板５０と電極５５
との間にギャップ５６を形成し、これらの振動板５０と
電極５５とによってアクチュエータ部を構成している。
なお、電極５５表面にはＳiＯ₂膜などの酸化膜系絶縁
膜、Ｓi₃Ｎ₄膜などの窒化膜系絶縁膜からなる電極保護
膜５７を成膜しているが、電極表面５５に電極保護膜５
７を形成しないで、振動板５０側に絶縁膜を形成するこ
ともできる。

【００３４】この電極基板４２として単結晶シリコン基
板を用いる場合には通常のシリコンウエハーを用いるこ
とができる。その厚さはシリコンウエハーの直径で異な
るが、直径４インチのシリコンウエハーであれば厚さが
５００μｍ程度、直径６インチのシリコンウエハーであ
れば厚さは６００μｍ程度であることが多い。シリコン
ウエハー以外の材料を選択する場合には、振動板／液室
基板のシリコンと熱膨張係数の差が小さい方が振動板と
接合する場合に信頼性を向上できる。例えば、ガラス材
料としては、コーニング社製＃７７４０（商品名）、岩
城硝子社製ＳＷ３（商品名）、ホーヤ社製ＳＤ２（商品
名）などを用いることができる。

【００３５】これらの振動板／液室基板４１と電極基板
４２との接合は、接着剤による接合も可能であるが、よ
り信頼性の高い物理的な接合、例えば電極基板４２がシ
リコンで形成される場合、酸化膜を介した直接接合法を
用いることができる。この直接接合は１０００℃程度の
高温化で実施する。また、電極基板４２がガラスの場
合、陽極接合を行うことができる。電極基板４２をシリ
コンで形成して、陽極接合を行う場合には、電極基板４
２と振動板／液室基板４１との間にパイレックスガラス
を成膜し、この膜を介して陽極接合を行うこともでき
る。さらに、振動板／液室基板４１と電極基板４２にシ
リコン基板を使用して金等のバインダーを接合面に介在
させた共晶接合で接合することもできる。

【００３６】また、電極基板４２の電極５５としては、
通常半導体素子の形成プロセスで一般的に用いられるＡ
ｌ、Ｃｒ、Ｎｉ等の金属材料や、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ等の
高融点金属、または不純物により低抵抗化した多結晶シ
リコン材料などを用いることができる。電極基板４２を
シリコンウエハで形成する場合には、電極基板４２と電
極５５との間には絶縁層（上述した酸化膜層４２ａ）を
形成する必要がある。電極基板４２にガラス等の絶縁性
材料を用いる場合には電極５５との間に絶縁層を形成す
る必要はない。

【００３７】また、電極基板４２にシリコン基板を用い
る場合、電極５５としては、不純物拡散領域を用いるこ
とができる。この場合、拡散に用いる不純物は基板シリ
コンの導電型と反対の導電型を示す不純物を用い、拡散
領域周辺にｐｎ接合を形成し、電極５５と電極基板４２
とを電気的に絶縁する。

【００３８】ノズル板４３は多数のノズル４４を二列配
置して形成したものであり、吐出面には撥水処理を施し
ている。ここでは、このノズル板４３はＮｉ電鋳工法で
製作しているが、この他、例えば樹脂と金属層の複層構
造のものなども用いることができる。このノズル板４３
は振動板／液室基板４１に接着剤にて接合している。

【００３９】このインクジェットヘッド４０ではノズル
４４を二列配置し、この各ノズル４４に対応して加圧室
４６、振動板５０、電極５５なども二列配置し、各ノズ
ル列の中央部に共通液室流路４８を配置して、左右の加
圧室４６にインクを供給する構成を採用している。これ
により、簡単なヘッド構成で多数のノズルを有するマル
チノズルヘッドを構成することができる。

【００４０】そして、インクジェットヘッド４０の電極
５５は外部に延設して接続部（電極パッド部）５５ａと
し、これにヘッド駆動回路であるドライバＩＣ６０を搭
載したＦＰＣケーブル６１を異方性導電膜などを介して
接続している。このとき、電極基板４２とノズル板４３
との間は図４に示すようにエポキシ樹脂等の接着剤を用
いたギャップ封止剤６２にて気密封止している。

【００４１】さらに、インクジェットヘッド４０全体を
フレーム部材６５上に接着剤で接合している。このフレ
ーム部材６５にはインクジェットヘッド４０の共通液室
流路４８に外部からインクを供給するためのインク供給
穴６６を形成しており、またＦＰＣケーブル６１等はフ
レーム部材６５に形成した穴部６７に収納される。

【００４２】このフレーム部材６５とノズル板４３との
間は図４に示すようにエポキシ樹脂等の接着剤を用いた
ギャップ封止剤６８にて封止し、撥水性を有するノズル
板４３表面のインクが電極基板４２やＦＰＣケーブル６
１等に回り込むことを防止している。

【００４３】そして、このヘッド１４のフレーム部材６
５にはインクカートリッジ１５とのジョイント部材７０
が連結されて、フィルタ７１を介してインクカートリッ
ジ１５からインク供給穴６６を通じて共通液室流路４８
にインクが供給される。

【００４４】このインクジェットヘッド４０において
は、振動板５０を共通電極とし、電極５５を個別電極と
して（逆の構成とすることもできる。）、振動板５０と
電極５５との間に駆動電圧を印加することによって、振
動板５０と電極５５との間に発生する静電力によって振
動板５０が電極５５側に変形変位し、この状態から振動
板５０と電極５５間の電荷を放電させることによって振
動板５０が復帰変形して、加圧室４６の内容積（体積）
／圧力が変化することによって、ノズル４４からインク
滴が吐出される。

【００４５】すなわち、個別電極とする電極５５にパル
ス電圧を印加すると、共通電極となる振動板５０との間
に電位差が生じて、個別電極５５と振動板５０の間に静
電力が生じる。この結果、振動板５０は印加した電圧の
大きさに応じて変位する。その後、印加したパルス電圧
を立ち下げることで、振動板５０の変位が復元して、そ
の復元力により加圧室４６内の圧力が高くなり、ノズル
４４からインク滴が吐出される。この場合、振動板５０
を電極５５（実際には絶縁保護膜５７表面）に当接する
まで変位させる方式を当接駆動方式、振動板５０を電極
５５に当接させない位置まで変位させる方式を非当接駆
動方式と称する。

【００４６】ところで、パルス電圧が印加されて振動板
５０が引き付けられる時には、加圧室４６内には負圧が
生じている。圧力は加圧室４６の固有振動数で振動する
ので、パルス立ち下げ時の圧力は、パルス立ち上げ時の
残留圧力振動と、復元圧力の重ね合せになる。

【００４７】したがって、静電型インクジェットヘッド
４０においては、印加するパルス電圧のパルス幅によっ
てインク滴吐出特性に差が生じる。すなわち、例えば、
図６に示すように、吐出特性（吐出滴速度Ｖｊ、吐出滴
質量Ｍｊ）は、パルス幅ＰＷによる圧力の重ね合せのタ
イミングによって変動する。

【００４８】この図６に示す例の場合、パルス幅ＰＷを
４μsecより狭く設定した場合、吐出滴速度Ｖｊ及び吐
出滴体積Ｍｊが第１のピークになるパルス幅と次の第２
のピークになるパルス幅の間のパルス幅に設定した場合
では、インク滴が吐出されないことが分かる。

【００４９】つまり、パルス電圧の印加により振動板５
０が変位し始めて、ギャップ長の１／３の位置に達する
までの時間内にパルスを立ち下げるような、短い時間
（パルス幅の狭い）のパルスや、圧力振動が相殺される
ようなタイミングに当たるパルス幅では、振動板５０は
インク滴が吐出するほどの復元力にならないため、イン
ク滴は吐出せずにノズル４４内のメニスカスが振動する
のみとなる。

【００５０】また、パルス立ち下げ時間を長くとり、振
動板５０の変位の復元をゆっくり行うことでも、インク
滴を吐出させずにノズル４４内のメニスカスのみを振動
させることが可能である。これらの特性を積極的に利用
することで、インクの増粘によるノズル目詰まりを予防
することができる。

【００５１】次に、このインクジェット記録装置の制御
部の概要について図７を参照して説明する。この制御部
は、この記録装置全体の制御を司るマイクロコンピュー
タ（以下、「ＣＰＵ」と称する。）８０と、所要の固定
情報を格納したＲＯＭ８１と、ワーキングメモリ等とし
て使用するＲＡＭ８２と、ホスト側から転送される画像
データを処理したデータを格納する画像メモリ８３と、
パラレル入出力（ＰＩＯ）ポート８４と、入力バッファ
８５と、パラレル入出力（ＰＩＯ）ポート８６と、波形
生成回路８７と、ヘッド駆動回路８８及びドライバ８９
等を備えている。

【００５２】ここで、ＰＩＯポート８４にはホスト側か
ら画像データなどの各種情報、図示しない操作パネルか
らの信頼性回復指示情報等の各種指示情報、用紙の始
端、終端を検知する紙有無センサからの検知信号、キャ
リッジ１３のホームポジション（基準位置）を検知する
ホームポジションセンサ等の各種センサからの信号等が
入力され、またこのＰＩＯポート８４を介してホスト側
や操作パネル側に対して所要の情報が送出される。

【００５３】また、波形生成回路８７は、インクジェッ
トヘッド４０の振動板５０と電極５５との間にインク滴
を吐出させるエネルギーを発生する、つまり、振動板５
０をインク滴が吐出するだけの変位量、タイミングで電
極５５側に変位させる第１駆動波形と、インク滴を吐出
させずにメニスカスを振動させるエネルギーを発生す
る、つまり、振動板５０をインク滴が吐出せずにインク
メニスカスが振動するにとまる変位量、タイミングで電
極５５側に変位させる第２駆動波形とを、時系列で発生
する。

【００５４】ヘッド駆動回路８８は、ＰＩＯポート８６
を介して与えられる各種データ及び信号に基づいて、ヘ
ッド１４の各ノズル４４に対応するエネルギー発生手段
（振動板５０と電極５５）に対して駆動波形等を印加す
る。さらに、ドライバ８９は、ＰＩＯポート８６を介し
て与えられる駆動データに応じて主走査モータ１７及び
副走査モータ２７を各々駆動制御することで、キャリッ
ジ１３を主走査方向に移動走査し、搬送ローラ２４を回
転させて用紙３を所定量搬送させる。

【００５５】次に、この制御部における本発明に係るヘ
ッド駆動制御装置としてのヘッド駆動制御部に係わる部
分について図８を参照して説明する。なお、同図はヘッ
ド駆動制御部の第１実施形態を示すブロック図である。
このヘッド駆動制御部は、前述したＣＰＵ８０、ＲＯＭ
８１、ＲＡＭ８２及び周辺回路等を含む主主制御部９１
と、波形生成回路８７と、アンプ９２と、駆動回路（ド
ライバＩＣ）９３等とを備えている。

【００５６】主主制御部９１は、波形生成回路８７に対
して第１駆動波形と第２駆動波形を生成するためのデー
タを与え、ドライバＩＣ９３に対して印字信号（シリア
ルデータである）ＳＤ、シフトクロックＣＬＫ、ラッチ
信号ＬＡＴなどを与える。

【００５７】波形生成回路８７は、前述したようにイン
クジェットヘッド４０のアクチュエータ部に対してノズ
ル４４からインク滴を吐出させるエネルギーを発生させ
る第1駆動波形と、インク滴を吐出しないでノズル４４
のインクメニスカス面を振動させる第２駆動波形とを時
系列で発生する。この波形生成回路８７からの出力を駆
動波形（駆動電圧）Ｐｖとする。

【００５８】この波形生成回路８７にはＤ／Ａ変換器を
用いて主主制御部９１から与えられる電圧データをＤ／
Ａ変換することによりパルス幅の異なる駆動波形を時系
列で生成出力するようにしている。すなわち、主主制御
部９１と波形生成回路８７で第１駆動波形と第２駆動波
形を時系列で生成出力する手段を構成している。

【００５９】すなわち、ここでは、駆動波形Ｐｖは、図
９（ａ）に示すように、パルス幅ＰＷ１のパルスを第１
駆動波形（これを「吐出パルス」と称する。）Ｄｐと
し、第1駆動波形である吐出パルスＤｐよりも狭いパル
ス幅ＰＷ２の二個のパルスを第２駆動波形（これを「メ
ニスカス振動パルス」と称する。）Ｂｐとし、これらの
吐出パルスＤｐ及びメニスカス振動パルスＢｐをヘッド
の１駆動周期で繰り返し時系列で発生する。

【００６０】ドライバＩＣ９３は、時系列で入力される
駆動波形Ｐｖから吐出パルスＤｐ及びメニスカス振動パ
ルスＢｐのいずれかを印字信号に応じて選択して、ヘッ
ド１４を構成するインクジェットヘッド４０の各個別電
極５５に与える制御を行う制御手段である。

【００６１】すなわち、ドライバＩＣ９３は、主主制御
部９１からのシリアルクロックＣＬＫ及び印字信号であ
るシリアルデータＳＤを入力するシフトレジスタ９５
と、シフトレジスタ９５のレジスト値を主主制御部９１
からのラッチ信号ＬＡＴでラッチするラッチ回路９６
と、ラッチ回路９６の出力値をレベル変化するレベル変
換回路９７と、このレベル変換回路９７でオン／オフが
制御されるアナログスイッチアレイ９８とからなる。ア
ナログスイッチアレイ９８は、インクジェットヘッド４
０のｍ個（ノズル数をｍ個とする。）の個別電極５５に
接続したアナログスイッチＡＳ１〜ＡＳｍからなる。な
お、インクジェットヘッド４０の共通電極となる振動板
５０は接地している。

【００６２】そして、このシフトレジスタ９５にシフ
トクロックに応じてシリアルデータ（印字信号）ＳＤを
取込み、ラッチ回路９６でラッチ信号ＬＡＴによってシ
フトレジスタ回路９５に取り込んだシリアルデータＳＤ
をラッチしてレベル変換回路９８に入力する。このレベ
ル変換回路９８は、データの内容に応じて各アクチュエ
ータ部の個別電極５５に接続しているアナログスイッチ
ＡＳｍ（ｍ＝１〜ｍ）をオン／オフする。

【００６３】このアナログスイッチＡＳｍ（ｍ＝１〜
ｍ）には波形生成回路８７からアンプ９２を介して駆動
波形Ｐｖを与えているので、アナログスイッチＡＳｍ
（ｍ＝１〜ｍ）がオンしたときの駆動波形（吐出パルス
Ｄｐ又はメニスカス振動パルスＢｐ）が個別電極５５に
選択的に与えられる。

【００６４】次に、このように構成したインクジェット
記録装置におけるヘッド駆動制御部の作用について図９
及び図１０をも参照して説明する。まず、上述したよう
に、波形生成回路９２からは図９（ａ）に示すように１
駆動周期内で第１駆動波形である吐出パルスＤｐと２個
のメニスカス振動パルスＢｐが時系列で生成出力され、
これがドライバＩＣ９３のアナログスイッチＡＳ１〜Ａ
Ｓｍに与えられている。

【００６５】そこで、主制御部９１から印字信号を与え
ることによって、例えば同図（ｂ）に示すように、ドラ
イバＩＣ９３のアナログスイッチＡＳｎ（ｎ＝１〜ｍの
いずれか）がオン又はオフし、アナログスイッチＡＳｎ
がオンしている間に入力される吐出パルスＤｐ又はメニ
スカス振動パルスＢｐのいずれかが選択されて、同図
（ｃ）に示すようにインクジェットヘッド４０の個別電
極５５に与えられる。

【００６６】同図（ｃ）は１つのノズルに対応する個別
電極に印加されるパルスを示しているものであり、この
ノズルは、図示している最初の駆動周期では印字（駆
動）であるので吐出パルスＤｐを選択してインク滴を吐
出させ、次の駆動周期では非印字（非駆動）であるので
吐出パルスＤｐは選択せず、メニスカス振動を行うため
にメニスカス振動パルスＢｐを選択してメニスカス振動
のみ行わせ、次の駆動周期では印字であるので吐出パル
スＤｐを選択してインク滴を吐出させ、更に次の駆動周
期ではアナログスイッチＡＳｎを全期間オフにして吐出
パルスＤｐ及びメニスカス振動パルスＢｐのいずれも選
択せず、非印字でもメニスカス振動を行っていない。

【００６７】ここで、１駆動周期内で吐出パルスＤｐと
メニスカス振動パルスＢｐの選択を行うため、主制御部
９１から与える印字信号は、図１０に示すように、１駆
動周期内で二回のデータＤａｔａの書き換えを行うよう
にしている。これにより、上述したように非印字（非駆
動）でもメニスカス振動を行う場合と、メニスカス振動
を行わない場合とを選択することができる。

【００６８】具体的には、インクジェットヘッド４０の
構成を加圧室長約１０００μｍ、振動板厚さ約２μｍ、
ノズル径約２０μｍとし、また、図６のパルス幅特性を
参考にして、メニスカスの振動に使うメニスカス振動パ
ルスＢｐのパルス幅ＰＷ２を２μsec、インク滴吐出に
使う吐出パルスＤｐのパルス幅ＰＷ１を６μsec、駆動
波形Ｐｖの電圧は両パルスとも３０Ｖに設定し、非駆動
ノズル（インク滴を吐出させないノズルの意味）に対し
てメニスカス振動パルスＢｐが与えられるように選択し
たところ、インク滴吐出頻度の多少に関わらず差異のな
いインク滴吐出特性が得られた。

【００６９】このように、インク滴を吐出させる第１駆
動波形とインク滴を吐出させないでメニスカスを振動さ
せる第２駆動波形とを時系列で生成出力する手段を備え
ることにより、そのいずれかを選択してインクジェット
ヘッドに与えるようにでき、ノズルのインクメニスカス
を振動させて目詰まりを防止することができる。この場
合、第１駆動波形と第２駆動波形とを時系列で生成出力
することにより、図８に示すように、各ノズル４４に対
して、第１駆動波形と第２駆動波形とを選択するスイッ
チ手段（アナログスイッチ）が１個で済むので、３端子
スイッチを用いた場合よりも構成が簡単になり低コスト
が図れる。

【００７０】また、第１駆動波形と第２駆動波形とを印
字信号に応じて選択してインクジェットヘッドに与える
ことにより、印字中に非駆動ノズルはインク滴を吐出さ
せないでメニスカスを振動させることができ、非駆動ノ
ズルのインクの増粘による目詰まりを確実に防止でき
る。

【００７１】また、吐出パルス（第１駆動波形）よりも
パルス幅の狭いパルスを第２駆動波形（メニスカス振動
パルス）として用いることにより、図６で説明したよう
に、パルス幅が狭い領域ではインク滴が吐出されずにメ
ニスカスが振動するだけの領域があるので、メニスカス
を振動させる他の駆動波形に対して、メニスカス振動波
形に要する時間を短く設定することができる。

【００７２】このように第２駆動波形のパルス幅を狭く
することにより、複数の吐出パルスとメニスカス振動パ
ルスを時系列に並べても駆動周波数の律即にならずに、
インクジェットヘッドの応答周波数の限界まで、駆動周
波数を高くすることができる。また、複数のメニスカス
振動パルスを使用することも可能となり、インク攪拌が
有効に行われ、より確実に、ノズルのインク増粘を防ぐ
ことができる。

【００７３】なお、メニスカス振動を行う第２駆動波形
は、上述したものに限るものではなく、電圧の波高値を
第１駆動波形よりも下げたパルス、パルスの立ち下がり
を緩やかにしたパルス、図６でパルス特性のピークとピ
ークの間にあるインクを吐出しないパルス幅のパルス等
を利用することができる。また、駆動電圧が低ければ、
正弦波など、パルス状でない駆動波形でも良い。さら
に、上述した例では２個のメニスカス振動パルスを用い
ているが、１又は３以上のパルス数であってもよい。

【００７４】次に、本発明に係るヘッド駆動制御部の第
２実施形態について図１１及び図１２を参照して説明す
る。この実施形態においては、図１１に示すように、ド
ライバＩＣ１０１にラッチ回路９６の出力を主制御部９
１からの制御信号ＣＳ１に応じて反転する反転回路１０
２を設け、この反転回路１０２の出力をレベル変換回路
９７に入力している。

【００７５】したがって、図１２に示すように、主制御
部９１から印字信号ＳＤをシフトレジスタ９５に与えて
ラッチ回路９６でラッチした後、所定のタイミングで、
制御信号ＣＳ１によって反転回路１０２の出力を反転さ
せることにより、吐出パルスとメニスカス振動パルスと
を選択することができる。

【００７６】これにより、主制御部９１からの印字信号
のデータ転送は１駆動周期に１回で足りることになり、
データ転送レートを低くすることができて、多ノズル
化、高速化を図れる。

【００７７】次に、本発明に係るヘッド駆動制御部の第
３実施形態について図１３を参照して説明する。ここで
は、波形生成回路８７からは、同図（ａ）に示すよう
に、複数（この例では３個としていう。）の吐出パルス
Ｄｐと２個のメニスカス振動パルスＢｐとを時系列で生
成出力する。このように複数の吐出パルスＤｐでインク
ジェットヘッド４０を駆動することもできる。なお、駆
動波形として駆動電圧部分の波形、及びメニスカス振動
波形を変更することもできる。

【００７８】次に、本発明に係るヘッド駆動制御部の第
４実施形態について図１４及び図１５をも参照して説明
する。ここでは、図１５に示すように吐出パルスＤｐの
各パルス毎にデータ転送を行ってアナログスイッチＡＳ
ｎをオン／オフすることで、アナログスイッチＡＳｎを
オン時間幅を選択するようにしている。これにより、図
１４（ｃ）に示すように、通過させる吐出パルスＤｐの
パルス数を変化させることができ、通過するパルス数に
応じた小ドット、中ドット、大ドットの多値化を実現す
ることができる。なお、多値化の場合、各吐出パルスで
吐出したインク滴が用紙上に着弾する前にマージするこ
とが好ましい。

【００７９】また、メニスカス振動パルスＢｐについて
も、前述したように印字信号の転送を行うので、非印字
状態でメニスカスを振動させる場合と振動させない場合
を選択することができる。したがって、メニスカス振動
を多値化の１段階として捉える、つまり、「０」、「メ
ニスカス振動」、「小ドット」、「中ドット」、「大ド
ット」という５段階の多値化とすると、多値化と同様の
制御方法及び制御回路によって、非駆動ノズル（インク
滴を吐出しないノズル、非吐出ノズルとも称する。）に
メニスカス振動を与えることができる。

【００８０】次に、本発明に係るヘッド駆動制御部の第
５実施形態について図１６及び図１７を参照して説明す
る。ここでは、主制御部９１から印字信号ＤＳの多値化
データを数ビットの情報としてドライバＩＣ１０３に転
送し、ドライバＩＣ１０３のデコーダ１０４で復元する
ものであり、上述したように多値化の１段階としてメニ
スカス振動をとらえている。

【００８１】すなわち、主制御部９１はメニスカス振
動、小、中、大ドットの４段階の多値化を行うため、印
字信号として２ビットのデータ（２²＝４段階）を転送
する。一方、ドライバＩＣ１０３には転送されるシリア
ルデータである印字信号ＳＤを各ノズルに対して２ビッ
ト情報に変換するため２つのラッチ回路９６ａ、９６ｂ
と、各ラッチ回路９６ａ、９６ｂでラッチされた２ビッ
トデータを主制御部９１からの制御信号ＣＳによって復
元するデコーダ１０４を設け、このデコーダ１０４の出
力をレベル変換回路９７に入力している。これにより、
アナログスイッチＡＳｎのオン／オフ時間が設定され
る。

【００８２】したがって、図１７に示すように、主制御
部９１からは１駆動周期内に２ビット分のデータを転送
すればよくなるので、第４実施形態の場合に比べても転
送レートが低くなり、多ノズル化、高速化を図れる。

【００８３】次に、本発明に係るヘッド制御装置の第６
実施形態について図１８を参照して説明する。ここで
は、波形生成回路８７から同図（ａ）に示すように複数
の吐出パルスＤｐとこの吐出パルスＤｐよりも波高値の
低いメニスカス振動パルスＢｐを時系列で生成出力する
ようにしている。このような波形は、前述したようにメ
モリに保存したデータをＤ／Ａ変換回路である波形生成
回路８７でＤ／Ａ変換することで簡単に生成出力するこ
とができる。

【００８４】このように、メニスカス振動パルスの波高
値を吐出パルスよりも低くすることにより、メニスカス
を振動させる他の駆動波形と比べた場合、メニスカス振
動パルスに要する時間を吐出パルスと同程度に設定でき
るので、複数の吐出パルスとメニスカス振動パルスを時
系列に並べても駆動周波数の律即にならずに、インクジ
ェットヘッドの応答周波数の限界まで、駆動周波数を高
くすることができる。

【００８５】次に、本発明に係るヘッド駆動制御装置の
第７実施形態について図１９を参照して説明する。ここ
では、当該ノズルが非印字（非駆動）から印字（駆動）
に変わる少なくとも駆動の２タイミング前からメニスカ
ス振動パルスを与えて、メニスカス振動を行わせ、イン
ク増粘による吐出特性の変化を回復するようにしてい
る。

【００８６】この実施形態のドライバＩＣとしては、例
えば「０、メニスカス振動、小、中、大ドット」の５段
階の多値化を得るために、図８に示したドライバＩＣ９
３を制御手段を使って、各パルス毎にデータ転送を実行
する。また、例えば「０、メニスカス振動、小、大ドッ
ト」の４値とする場合には図１５と同様のドライバＩＣ
を用いることができる。さらに、また、多値化の段階を
増やすために、印字信号のビット数を増やしても良いこ
とはもちろんである。

【００８７】すなわち、ここでは、非駆動ノズルに対し
て、メニスカス振動させる場合と、メニスカス振動させ
ない場合が選択できる制御手段（ドライバＩＣ）を用い
て、非駆動から駆動になるノズルに対してのみ、少なく
とも１駆動タイミングより前にインクを吐出しないメニ
スカス振動パルスを選択してインクジェットヘッドに与
えている。

【００８８】これによれば、無駄なく、駆動前のインク
攪拌が実行され、インク吐出の頻度が少ないノズルにお
いてもインクの増粘によるインク滴吐出特性の変動を抑
えることができる。また、すべての非駆動ノズルのメニ
スカスを振動させる場合よりも消費エネルギーが少な
く、共通流路液室内の圧力変動も小さいため信頼性が向
上する。

【００８９】次に、本発明に係るヘッド駆動制御装置の
第８実施形態について図２０を参照して説明する。ここ
では、非印字が所定時間（駆動周期×ｎ回）以上続いた
ノズルに対して、メニスカス振動パルスを印加するよう
にしている。

【００９０】上述した第７実施形態と同様に、「０、メ
ニスカス振動、小、中、大ドット」の５段階の多値化を
得るために、図８に示した制御手段であるドライバＩＣ
９３を使って、各パルス毎にデータ転送を実行している
が、多値化を「０、メニスカス振動、小、大ドット」の
４値として図１５に示した制御手段を使用することも可
能である。さらに、多値化の段階を増やすために、印字
信号のビット数を増やしても構わない。

【００９１】ここでは、非駆動ノズルに対して、メニス
カス振動させる場合と、メニスカス振動させない場合が
選択できる制御手段を用いて、非印字が所定時間（駆動
周期×ｎ回）以上続いた場合のみメニスカス振動させる
ことで、無駄なく、駆動前のインク攪拌を実行する。

【００９２】これにより、インク吐出の頻度が少ないノ
ズルにおいてもインクの増粘によるインク滴吐出特性の
変動を抑えることができる。また、すべての非駆動ノズ
ルのメニスカスを振動させる場合よりも消費エネルギー
が少なく、共通液室内の圧力変動も小さいため信頼性が
向上する。この実施形態と上記第７実施形態の各駆動制
御を組み合わせて実行することもできる。

【００９３】次に、本発明の第９実施形態について図２
１をも参照して説明する。この実施形態は、前記の各実
施形態が印字中にメニスカス振動を行うものであったの
に対して、印字待機中の信頼性維持回復動作の一環とし
てメニスカス振動を行うようにしたものである。

【００９４】すなわち、ヘッド１４を印字待機位置（サ
ブシステム３７による信頼性維持回復位置）にしたとき
に、タイマＴ１をセット・スタートして、タイマＴ１が
タイムアップしたときには信頼性維持回復処理を行う。
この信頼性維持回復処理では、公知のようにヘッド１４
をキャップ手段でキャッピングした状態で吸引手段を駆
動してヘッド１４のノズル４４からインクを吸引排出す
ることによってノズル４４の増粘したインクを排出する
処理をしたり、或いは、全ノズル４４を駆動してインク
滴を吐出することによってノズル４４の増粘したインク
を排出する処理をする。

【００９５】そして、信頼性維持回復動作後タイマＴ
１、Ｔ２をセット・スタートし、印字指令があるか否か
を判別し、印字指令がなければ、タイマＴ１がタイムア
ップしたか否かを判別する処理に戻る。

【００９６】ここで、タイマＴ１がタイムアップしてい
なければ、タイマＴ２がタイムアップしているか否かを
判別し、タイマＴ２がタイムアップしたときには、前記
各実施形態で説明したと同様なヘッド駆動制御によっ
て、時系列で生成出力される吐出パルスＤｐとメニスカ
ス振動パルスＢｐのうちのメニスカス振動パルスＢｐの
みを選択してヘッド１４に与えることにより、信頼性維
持回復動作間メニスカス振動のみを行って、ノズル４４
のインクの増粘を抑制する処理を行う。

【００９７】このように、信頼性維持回復動作の一環と
して所定時間毎にインク滴を吐出しないでメニスカス振
動のみを行う維持回復処理を行うことによって、インク
の増粘を抑えることができるので、インク滴の排出を伴
なう維持回復処理の回数を減らすことができて、無駄な
インク消費を低減することができる。

【００９８】そして、このメニスカス振動のためのヘッ
ドの駆動を時系列で生成出力される第１駆動波形と第２
駆動波形のうちの第２駆動波形のみを選択してヘッドに
与えることにより、構成が簡単になり、低コスト化を図
れる。さらに、前記各実施形態のように印字動作中にも
メニスカス振動を行う構成と組み合わせることができ、
これによりよりインクの増粘を低コストで抑制すること
ができる。

【００９９】図２１に戻って、印字指令が与えられたと
きには、印字動作に移行する直前に時系列で生成出力さ
れる吐出パルスＤｐとメニスカス振動パルスＢｐのうち
のメニスカス振動パルスＢｐのみを選択してヘッド１４
に与えることにより、メニスカス振動を行ってノズル４
４内のインク粘度を回復した後、印字処理に移行する。
これにより、安定した印字を迅速に開始することができ
る。

【０１００】次に、静電型インクジェットヘッドの他の
例について図２２乃至図２４をも参照して説明する。な
お、図２２は同インクジェットヘッドの短辺方向の模式
的壇面図、図２３を同インクジェットヘッドの長辺方向
の模式的断面図、図２４は同短辺方向の模式図である。

【０１０１】このインクジェットヘッドも、シリコン基
板等を用いた振動板／液室基板１１１と、この振動板／
液室基板１１１の下側に設けたシリコン基板、パイレッ
クスガラス基板、セラミックス基板等を用いた電極基板
１１２と、振動板／液室基板１１１の上側に設けたノズ
ル板１１３とを備え、複数のインク滴を吐出するノズル
１１４、各ノズル１１４が連通するインク流路である加
圧室１１６、各加圧室１１６にインク供給路を兼ねた流
体抵抗部１１７を介して連通する共通液室流路１１８な
どを形成している。

【０１０２】そして、振動板／液室基板１１１には加圧
室４６及びこの加圧室４６の壁面である底部をなす振動
板１２０（第１の電極となる。）を形成する凹部、流体
抵抗部１１７を形成する溝、及び共通液室流路１１８を
形成する貫通部を形成している。また、電極基板１１２
には酸化膜層を形成し、この酸化膜層の部分に凹部１２
４を形成して、この凹部１２４底面に振動板１１０に対
向する電極１１５（第２の電極となる。）を設け、振動
板１１０と電極１１５との間にギャップ１１６を形成
し、電極１１５表面には電極保護膜１１７を成膜してい
る。

【０１０３】ノズル板１１３は多数のノズル１１４を二
列配置して形成したものであり、吐出面には撥水処理を
施し、また、共通流路液室１１８に外部からインクを供
給するためのインク供給穴１２８を形成している。この
ノズル板１１３は振動板／液室基板１１１に接着剤にて
接合している。

【０１０４】このように、このインクジェットヘッドの
基本的構成や各部の材料などは前記図３乃至図５に示す
インクジェットヘッドと同様であるが、図３乃至図５に
示すインクジェットヘッドは振動板５０と電極５５とを
平行に配置した平行ギャップ型であるのに対し、この図
２２及び図２３に示すインクジェットヘッドは振動板１
２０と電極１２５とを非平行に配置した非平行ギャップ
型としている。

【０１０５】すなわち、ギャップ１２６は、図２４に示
すように、電極１２５と振動板１２０との短手方向にお
ける間隔ｙが、周辺部が中央部より小さくなるように形
成され、その短手方向断面形状で変曲点１３０を有して
いる。言いかえれば、電極１２５の振動板側の表面は短
手方向断面形状で変曲点１３０を有する面としている。

【０１０６】また、電極１２５はその短手方向（短辺方
向）両端部で接線をなして振動板１２０に接触する接触
部位１３１を有している。この電極１２５の接触部位１
３１では振動板１２０との実効的なギャップ長（振動板
が変位可能なギャップ長さ）が「０」になる。

【０１０７】この場合、振動板１２０及び電極１２５を
平面矩形状に形成し、図２４に示すように、電極１２５
の一辺（ここでは短辺）をｘとし、この電極１２５の一
辺（短辺）ｘに沿った振動板１２０と電極１２５とのギ
ャップ寸法をｙとし、定数をＡ、Ｌとしたとき、ギャッ
プ１２６の全域で、次の（１）式が成り立つ形状に、ギ
ャップ１２６の断面形状を設定している。

【０１０８】

【数１】

【０１０９】この（１）式で表される形状はガウシャン
形状と称される形状である。ギャップ１２６の断面形状
の電極側をガウシャン形状にすることが特に好ましい
が、ギャップ１２６の断面形状に変曲点１３０を有する
形状にすることで、ガウシャン形状そのものでなくと
も、ガウシャン形状に近い形状にすることができる。ま
た、ここでは、ギャップ１２６の全域において上記
（１）式が成り立つようにしているが、ギャップ１２６
の一部の領域において上記（１）式が成り立つ形状にし
ても略同様の作用効果が得られる。

【０１１０】すなわち、ギャップ１２６は断面形状で電
極１２５に沿う辺に変曲点１３０を有することにより、
低い駆動電圧で振動板１２０の大きな変位量を得ること
ができる。つまり、静電アクチュエータは振動板１２０
と電極１２５との間に発生する静電力と振動板１２０の
剛性力の釣り合いにより動作する。この静電力は２つの
電極間の距離ｔの二乗に反比例するので、電極間距離ｔ
が小さいほどより低い電圧Ｖで所望の静電力を得ること
ができる。

【０１１１】したがって、まず、このインクジェットヘ
ッドでは振動板１２０と電極１２５との間のギャップ１
２６は周辺部が中央より小さくなっているために、駆動
電圧の印加に従って振動板１２０の変位は距離が小さい
周辺部から開始する。この時の変位開始電圧は、振動板
中央部の変位開始電圧より低い。そして、振動板１２０
の周辺部の変位開始に従い、振動板１２０と電極１２５
との間隔が順次小さくなり、小さな電圧増加で大きな変
位量が得られる。よって、図３乃至図５に示すインクジ
ェットヘッドに比べて低い電圧で駆動することが可能に
なる。

【０１１２】さらに、このインクジェットヘッドでは、
振動板１２０と電極１２５とは周辺の接触部位１３０で
接触しているので、振動板１２０は実効ギャップ長
「０」から変位が開始され、より低電圧で駆動すること
が可能になる。加えて、ギャップ１２６が断面形状で電
極１２５に沿う辺に変曲点１３０を有していることか
ら、振動板１２５の変位が一層容易になり、低い駆動電
圧で振動板１２０のより大きな変位量を得ることができ
る。

【０１１３】したがって、このインクジェットヘッドを
用いた本発明に係るインクジェット記録装置を構成する
ことにより、低電圧駆動が可能で、しかもインク粘度の
増粘による画質低下を抑制できる高速印字可能な記録装
置を得ることができる。

【０１１４】なお、上記各実施形態においては、静電型
インクジェットヘッドの振動板と電極の平面形状を矩形
とした例で説明したが、平面形状を台形、三角形とする
こともできる。また、上記各実施形態ではインクジェッ
トヘッドは振動板と液室とを振動板／液室基板として同
一部材から形成しているが、振動板と液室形成部材とを
別部材で形成して接合することもできる。

【０１１５】また、本発明で駆動制御するインクジェッ
トヘッドは振動板／液室基板中に形成したノズル、加圧
室、流体抵抗部、共通流路液室の形状、配置、形成方法
は適切に変更することができる。例えば、上記実施形態
においては、ノズルは振動板の変位方向にインク滴が吐
出するように形成したサイドシュータ方式のインクジェ
ットヘッドであるが、ノズルを振動板の変位方向と交差
する方向にインク滴が吐出するように形成したエッジシ
ュータ方式のインクジェットヘッドでもよい。

【０１１６】さらに、上記各実施形態においては、イン
クジェットヘッドが静電型インクジェットヘッドである
例で説明しているが、圧電素子を用いたピエゾ型インク
ジェットヘッド、或いは発熱抵抗体を用いたバブル型イ
ンクジェットヘッドなど、その他の方式のインクジェッ
トを駆動制御する場合にも適用することができる。もっ
とも、ピエゾ型インクジェットヘッドの場合、駆動波形
の立下り時間をある程度確保する必要があるため、第１
駆動波形と第２駆動波形を時系列で並べた場合に静電型
インクジェットヘッドよりも駆動周波数が低くなるの
で、静電型インクジェットヘッドを用いることが好まし
い。

【０１１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るヘッ
ド駆動制御装置によれば、エネルギー発生手段がインク
滴を吐出させるエネルギーを発生する第１駆動波形と、
インク滴を吐出させずにメニスカスを振動させるエネル
ギーを発生する第２駆動波形とを、時系列で発生する手
段を有するので、インク滴吐出を行う第１駆動波形とメ
ニスカス振動を行う第２駆動波形の選択手段の構成が簡
単になり、低コストで、インク増粘による画像乱れを防
止することができるようになり、画質の高品質化を図れ
るようになる。

【０１１８】ここで、第１駆動波形及び第２駆動波形の
いずれかを選択する手段を有することにより、低コスト
で、インク増粘による画像乱れを防止することができ、
画質の高品質化を図れる。この場合、第１駆動波形及び
第２駆動波形のいずれかを印字信号に応じて選択する手
段を有することで、印字中に非駆動ノズルにメニスカス
振動を与えることができて、インク吐出の頻度の少ない
ノズルに対してインク増粘によるインク滴吐出特性の変
動を抑えることができて、印字画像の乱れが予防でき、
より高品質の画像を得ることができる。

【０１１９】また、第２駆動波形は、第１駆動波形より
も幅の狭いパルスとすることにより、簡単な回路構成で
二つのパルスを生成することができ、また、メニスカス
振動用の第２駆動波形に要する時間が短くて済むので、
第１、第２駆動波形を時系列で並べても駆動周波数の律
即にならず、ヘッドの応答周波数の限界まで、駆動周波
数を高くすることができて、高速印字を実現できる。

【０１２０】或いは、第２駆動波形は、第１駆動波形よ
りも波高値の低いパルスとすることにより、若しくは、
パルス幅が狭く波高値の低いパルスとすることにより、
メニスカス振動用の第２駆動波形に要する時間が短くて
済むので、第１、第２駆動波形を時系列で並べても駆動
周波数の律即にならず、ヘッドの応答周波数の限界ま
で、駆動周波数を高くすることができて、高速印字を実
現できる。さらに、第２駆動波形は複数のパルスとする
ことにより、より安定してメニスカス振動のみを行うこ
とができる。

【０１２１】本発明に係るインクジェット記録装置によ
れば、インクジェットヘッドのエネルギー発生手段がイ
ンク滴を吐出させるエネルギーを発生する第１駆動波形
と、インク滴を吐出させずにメニスカスを振動させるエ
ネルギーを発生する第２駆動波形とを、時系列で発生す
る手段と、第１駆動波形と第２駆動波形を印字信号に応
じて選択する手段を有するので、印字中に非駆動ノズル
にメニスカス振動を与えることができて、インク吐出の
頻度の少ないノズルに対してインク増粘によるインク滴
吐出特性の変動を抑えることができて、印字画像の乱れ
が予防でき、より高品質の画像を得ることができる。

【０１２２】ここで、第２駆動波形は第１駆動波形より
も幅の狭いパルス、或いは、第１駆動波形よりも波高値
の低いパルス、若しくは、第１駆動波形よりも幅が狭
く、かつ波高値の低いパルスとすることで、第１、第２
駆動波形を時系列で並べても駆動周波数の律即になら
ず、ヘッドの応答周波数の限界まで、駆動周波数を高く
することができて、高速印字を実現できる。さらに、第
２駆動波形は複数のパルスとすることにより、より安定
してメニスカス振動のみを行うことができる。

【０１２３】さらに、第１駆動波形は複数のパルスから
なり、印字信号に応じて印加するパルス数を選択する手
段を有することにより、ドットの多値化を実現すること
ができ、メニスカス振動を多値化の一段階と扱うことが
できて、特別な回路を用いることなく、メニスカス振動
と多値化を実現することができる。

【０１２４】また、各ノズルに対するメニスカス振動を
含む多値化の値をビット情報とした印字信号を出力する
手段と、この印字信号を復元するデコーダとを有するこ
とにより、データの転送速度を抑えることができ、多ノ
ズル化を図ることができて、高速印字が可能になる。

【０１２５】さらにまた、インクジェットヘッドとして
は、インク流路の壁面を形成する振動板とこれに対向す
る電極とを有し、振動板と電極との間に発生する静電力
で振動板を変位させる静電型インクジェットヘッドを用
いることにより、第１駆動波形と第２駆動波形とを時系
列で並べても駆動周波数を高くすることができ、高画
質、高速印字を行うことができる。特に、振動板と電極
との間に形成されるギャップが断面形状で変曲点を有す
る形状とするインクジェットヘッドを用いることによ
り、低電圧駆動で、インク増粘による画像乱れを抑えた
高画質を画像を得ることができる。

【０１２６】また、非駆動から駆動になるノズルに対応
するエネルギー発生手段に対して少なくとも１駆動タイ
ミングより前に第２駆動波形を与えることによって、非
駆動ノズルも駆動時には十分にインクが攪拌されるの
で、インク増粘によるインク滴吐出特性の変動を抑える
ことができるとともに、すべての非駆動ノズルにメニス
カス振動を与える場合よりも消費エネルギーが少なくな
り、共通液室流路内の圧力変動を抑えることができ、加
圧室間の相互干渉を低減できる。

【０１２７】或いは、非駆動時間が予め定めた所定時間
を越えたノズルに対応するエネルギー発生手段に対して
第２駆動波形を与えることもでき、これによっても、に
よって、非駆動ノズルも駆動時には十分にインクが攪拌
されるので、インク増粘によるインク滴吐出特性の変動
を抑えることができるとともに、すべての非駆動ノズル
にメニスカス振動を与える場合よりも消費エネルギーが
少なくなり、共通液室流路内の圧力変動を抑えることが
でき、加圧室間の相互干渉を低減できる。

【０１２８】本発明に係る他のインクジェット記録装置
は、インクジェットヘッドが信頼性維持回復位置にある
ときに、時系列で入力されるインク滴を吐出させるエネ
ルギーを発生する第１駆動波形及びインク滴を吐出させ
ずにメニスカスを振動させるエネルギーを発生する第２
駆動波形のうちの第２駆動波形を選択してインクジェッ
トヘッドに与えるので、インク滴吐出を行う第１駆動波
形とメニスカス振動を行う第２駆動波形の選択手段の構
成が簡単になり、低コストで、信頼性回復動作としてイ
ンク滴吐出を伴わないメニスカス振動によってインク増
粘を抑えることができ、無駄なインク消費を低減でき
る。

【０１２９】ここで、インクジェットヘッドが印字動作
に移行する直前に第２駆動波形をインクジェットヘッド
に与えることにより、インク増粘によるインク滴吐出特
性の変動を抑えた状態で印字動作に移行することがで
き、画像品質が向上する。また、所定時間経過する毎に
第２駆動波形をインクジェットヘッドに与えるようにす
ることで、インク滴消費を伴う維持回復動作の回数を低
減することができ、インクの無駄な消費を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインクジェット記録装置の機構部
の概略斜視説明図

【図２】同機構部の側面説明図

【図３】同記録装置のヘッドの分解斜視説明図

【図４】同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図

【図５】同ヘッドの振動板短手方向の要部拡大断面説明
図

【図６】同ヘッドの駆動波形のパルス幅と吐出滴速度及
び吐出滴体積の関係を説明する説明図

【図７】同記録装置の制御部の一例を示すブロック図

【図８】同制御部の内の本発明に係るヘッド駆動制御部
の第１実施形態を示すブロック図

【図９】同ヘッド駆動制御部の作用説明に供する説明図

【図１０】同ヘッド駆動制御部の作用説明のうちのデー
タ転送の説明に供する説明図

【図１１】本発明に係るヘッド駆動制御部の第２実施形
態を示すブロック図

【図１２】同実施形態のデータ転送の説明に供する説明
図

【図１３】本発明に係るヘッド駆動制御部の第３実施形
態の説明に供する説明図

【図１４】本発明に係るヘッド駆動制御部の第４実施形
態の説明に供する説明図

【図１５】同実施形態のデータ転送の説明に供する説明
図

【図１６】本発明に係るヘッド駆動制御部の第５実施形
態を示すブロック図

【図１７】同実施形態のデータ転送の説明に供する説明
図

【図１８】本発明に係るヘッド駆動制御部の第６実施形
態の説明に供する説明図

【図１９】本発明に係るヘッド駆動制御部の第７実施形
態の説明に供する説明図

【図２０】本発明に係るヘッド駆動制御部の第８実施形
態の説明に供する説明図

【図２１】本発明に係るヘッド駆動制御部の第９実施形
態の説明に供するフロー図

【図２２】静電型インクジェットヘッドの他の例を示す
短手方向の断面説明図

【図２３】同ヘッドの長手方向の断面説明図

【図２４】同ヘッドの模式的説明図

【図２５】従来のヘッド駆動部の説明に供する説明図

【符号の説明】

１３…キャリッジ、１４…ヘッド、２４…搬送ローラ、
３３…排紙ローラ、４０…インクジェットヘッド、４１
…振動板／液室基板、４２…電極基板、４３…ノズル
板、４４…ノズル、４６…加圧室、４７…流体抵抗部、
４８…共通流路液室、５０…振動板、５５…電極、５６
…ギャップ、８７…波形生成回路、９１…主制御部、９
３、１０１、１０３…ドライバＩＣ、９５…シフトレジ
スタ、９６…ラッチ回路、９７…レベル変換回路、９８
…アナログスイッチアレイ、１０４…デコーダ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク滴を吐出するノズルと、このノズ
ルが連通するインク流路と、このインク流路内のインク
を加圧するエネルギーを発生するエネルギー発生手段と
を有するインクジェットヘッドを駆動制御するためのヘ
ッド駆動制御装置において、前記エネルギー発生手段が
インク滴を吐出させるエネルギーを発生する第１駆動波
形と、インク滴を吐出させずにメニスカスを振動させる
エネルギーを発生する第２駆動波形とを、時系列で発生
する手段を有することを特徴とするヘッド駆動制御装
置。
【請求項２】請求項１に記載のヘッド駆動制御装置に
おいて、前記第１駆動波形及び第２駆動波形のいずれか
を選択する手段を有することを特徴とするヘッド駆動制
御装置。
【請求項３】請求項２に記載のヘッド駆動制御装置に
おいて、前記第１駆動波形及び第２駆動波形のいずれか
を印字信号に応じて選択する手段を有することを特徴と
するヘッド駆動制御装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載のヘッ
ド駆動制御装置において、前記第２駆動波形は第１駆動
波形よりも幅の狭いパルスであることを特徴とするヘッ
ド駆動制御装置。
【請求項５】請求項１乃至３のいずれかに記載のヘッ
ド駆動制御装置において、前記第２駆動波形は第１駆動
波形よりも波高値の低いパルスであることを特徴とする
ヘッド駆動制御装置。
【請求項６】請求項１乃至３のいずれかに記載のヘッ
ド駆動制御装置において、前記第２駆動波形は第１駆動
波形よりも幅が狭く、かつ波高値の低いパルスであるこ
とを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載のヘッ
ド駆動制御装置において、前記第２駆動波形は複数のパ
ルスであることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項８】インク滴を吐出するノズルと、このノズ
ルが連通するインク流路と、このインク流路内のインク
を加圧するエネルギーを発生するエネルギー発生手段と
を有するインクジェットヘッドを備えたインクジェット
記録装置において、前記インクジェットヘッドのエネル
ギー発生手段がインク滴を吐出させるエネルギーを発生
する第１駆動波形と、インク滴を吐出させずにメニスカ
スを振動させるエネルギーを発生する第２駆動波形と
を、時系列で発生する手段と、前記第１駆動波形と第２
駆動波形を印字信号に応じて選択する手段を有すること
を特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項９】請求項８に記載のインクジェット記録装
置において、前記第２駆動波形は第１駆動波形よりも幅
の狭いパルスであることを特徴とするインクジェット記
録装置。
【請求項１０】請求項８に記載のヘッド駆動制御装置
において、前記第２駆動波形は第１駆動波形よりも波高
値の低いパルスであることを特徴とするヘッド駆動制御
装置。
【請求項１１】請求項８に記載のヘッド駆動制御装置
において、前記第２駆動波形は第１駆動波形よりも幅が
狭く、かつ波高値の低いパルスであることを特徴とする
ヘッド駆動制御装置。
【請求項１２】請求項９乃至１１のいずれかに記載の
ヘッド駆動制御装置において、前記第２駆動波形は複数
のパルスであることを特徴とするインクジェット記録装
置。
【請求項１３】請求項８乃至１２のいずれかに記載の
インクジェット記録装置において、前記第１駆動波形は
複数のパルスからなり、印字信号に応じて印加するパル
ス数を選択する手段を有することを特徴とするインクジ
ェット記録装置。
【請求項１４】請求項８乃至１３のいずれかに記載の
インクジェット記録装置において、各ノズルに対するメ
ニスカス振動を含む多値化の値をビット情報とした印字
信号を出力する手段と、この印字信号を復元するデコー
ダとを有することを特徴とするインクジェット記録装
置。
【請求項１５】請求項８乃至１４のいずれかに記載の
インクジェット記録装置において、前記インクジェット
ヘッドのエネルギー発生手段は前記インク流路の壁面を
形成する振動板とこれに対向する電極とを有し、前記振
動板と電極との間に発生する静電力で前記振動板を変位
させることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１６】請求項１５に記載のインクジェット記
録装置において、前記インクジェットヘッドは前記振動
板と電極との間に形成されるギャップが断面形状で変曲
点を有する形状であることを特徴とするインクジェット
記録装置。
【請求項１７】請求項８乃至１６のいずれかに記載の
インクジェット記録装置において、非駆動から駆動にな
るノズルに対応するエネルギー発生手段に対して少なく
とも１駆動タイミングより前に前記第２駆動波形を与え
ることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１８】請求項８乃至１７のいずれかに記載の
インクジェット記録装置において、非駆動時間が予め定
めた所定時間を越えたノズルに対応するエネルギー発生
手段に対して前記第２駆動波形を与えることを特徴とす
るインクジェット記録装置。
【請求項１９】インク滴を吐出するノズルと、このノ
ズルが連通するインク流路と、このインク流路内のイン
クを加圧するエネルギーを発生するエネルギー発生手段
とを有するインクジェットヘッドを備え、このインクジ
ェットヘッドが信頼性維持回復位置にあるときにメニス
カス振動を与えるインクジェット記録装置において、時
系列で入力されるインク滴を吐出させるエネルギーを発
生する第１駆動波形及びインク滴を吐出させずにメニス
カスを振動させるエネルギーを発生する第２駆動波形の
うちの第２駆動波形を選択して前記インクジェットヘッ
ドに与えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２０】請求項１９に記載のインクジェット記
録装置において、前記インクジェットヘッドが印字動作
に移行する直前に前記第２駆動波形を前記インクジェッ
トヘッドに与えることを特徴とするインクジェット記録
装置。
【請求項２１】請求項１９に記載のインクジェット記
録装置において、所定時間経過する毎に前記第２駆動波
形を前記インクジェットヘッドに与えることを特徴とす
るインクジェット記録装置。